“拉索”在銀河系捕捉到新的超級(jí)粒子加速器
2026-05-08 11:42:40
來源：新華社
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記者5月7日從天府宇宙線研究中心獲悉，近期國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）在探索極端宇宙方面取得突破。由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭，上海天文臺(tái)等單位共同參與的科研團(tuán)隊(duì)首次探測到來自銀河系內(nèi)伽馬射線雙星LS I +61° 303的超高能（>100 TeV，即100萬億電子伏特）伽馬射線信號(hào)。相關(guān)成果于5月6日在線發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》上。
宇宙線是來自外太空的高能粒子，其起源被稱為“世紀(jì)謎題”。尋找能夠?qū)⒘Ｗ蛹铀俚脚碾娮臃兀≒eV，1000萬億電子伏特）級(jí)別的極端天體，是破解宇宙線起源的關(guān)鍵之一。
LS I +61° 303系統(tǒng)的軌道示意圖。（天府宇宙線研究中心供圖）
“早在20世紀(jì)60年代，LS I +61° 303就在光學(xué)巡天中被識(shí)別。天文學(xué)家在過去數(shù)十年里對(duì)它開展反復(fù)觀測，只是直到今天，我們才真正看到它隱藏的超高能一面?！敝袊茖W(xué)院上海天文臺(tái)副研究員周佳能介紹，由一顆大質(zhì)量恒星和一顆致密星（如中子星或恒星級(jí)黑洞）組成的“伽馬射線雙星”，是探究極端物理過程的天然實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)也是潛在的宇宙線加速源。
然而，在甚高能段（>0.1 TeV），人類已知的雙星系統(tǒng)十分有限。LS I +61° 303作為經(jīng)典的伽馬射線雙星，此前的觀測最高能量僅覆蓋至10 TeV左右，是否存在更高能段的輻射一直是個(gè)謎。
作為建在海拔4410米高原上的大型復(fù)合探測陣列，“拉索”有著平方公里級(jí)的有效面積、寬視場和不受天氣、晝夜、月亮影響的全天候運(yùn)行能力?！拔覀儼咽占降母吣芄庾右粋€(gè)個(gè)‘?dāng)€下來’，并把它們標(biāo)記到雙星軌道的不同位置上，從而勾勒出在不同軌道位置（相位）上的光子流量分布。”周佳能介紹，科研團(tuán)隊(duì)利用“拉索”超高靈敏度和寬能段覆蓋優(yōu)勢，首次將LS I +61° 303的觀測能譜推至200 TeV，認(rèn)證了其為超高能伽馬射線雙星。
伽馬射線雙星LS I +61° 303寬能段能譜測量結(jié)果。（天府宇宙線研究中心供圖）
另外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的輻射流強(qiáng)會(huì)隨著其約26.5天的軌道周期發(fā)生變化，且這種“軌道調(diào)制”特征具有明顯的能量依賴性。科研團(tuán)隊(duì)探測到的>100 TeV光子強(qiáng)烈暗示，在系統(tǒng)軌道的特定階段，可能是高能質(zhì)子（強(qiáng)子）克服了重重阻礙，撞擊周圍致密的恒星風(fēng)物質(zhì)，從而產(chǎn)生了這些超高能伽馬射線。
“過去我們以為雙星只是高能輻射源，現(xiàn)在我們開始意識(shí)到，它們也可能是逼近拍電子伏特量級(jí)的天然粒子加速器?！敝芗涯鼙硎荆袄鳌钡倪@一發(fā)現(xiàn)，不僅為這類系統(tǒng)作為潛在的極端天體提供了關(guān)鍵證據(jù)，也為極端物理環(huán)境下的粒子加速和輻射模型提供了新的觀測約束，同時(shí)為未來多信使天文學(xué)研究提供了新方向。（記者李力可）
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